[发明专利]一种红外焦平面阵列的温度控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及红外焦平面阵列探测器领域，尤其是涉及一种红外焦平面阵列的温度控制电路。

背景技术

非制冷红外成像系统凭借其价格、可靠性、体积、功耗等方面得天独厚的优势，在各大领域有着巨大的应用潜力。 

热电制冷器（TEC）是利用帕尔贴效应来制冷或加热的半导体P-N结器件。TEC是用两种不同半导体材料（P型和N型）组成的P-N结，当P-N结中有直流电通过时, 由于两种材料中的电子和空穴在跨越P-N结移动过程中的吸热或放热效应（即帕尔帖效应）, 就会使得P-N结表现出制冷或制热的效果,从而改变电流方向即可实现TEC的制冷或制热, 调节电流大小即可控制制冷量的输出。TEC的组成是将大量的N型和P型半导体结合形成的电偶连接起来形成一个热电堆。当有电流流过时，电堆将会一端吸热一端放热。发热的一端我们称之为“热端”，致冷的一端我们称之为“冷端”。如果把TEC两端的电压反向也会导致相反的热流向，即热端变为冷端，冷端变成热端。

基于微测辐射热计原理的非制冷红外焦平面是通过红外辐射引起热敏像元的温度上升，导致自身阻值变化，改变读出电压值，从而探测目标的温度特性。因此，热敏像元的性能将直接影响非制冷红外焦平面的灵敏度。只有尽量使非制冷红外焦平面阵列所有像元温度保持在均匀、恒定的温度下，才能从根本上提高非制冷红外焦平面的灵敏度，抑制由此引起的工作点漂移。所以红外探测器的稳定工作中，温控电路的设计至关重要。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够灵活改变设定温度从而能够适应不同型号红外焦平面阵列探测器的工作要求的红外焦平面阵列的温度控制电路。

本发明的目的之一是提供一种构成稳定的闭环系统、能够实现对红外焦平面阵列的快速精确的温度控制的红外焦平面阵列的温度控制电路。

本发明实施例公开的技术方案包括：

提供了一种红外焦平面阵列的温度控制电路，其特征在于，包括：

温度设定电路10，所述温度设定电路10包括寄存器102和可变电阻101，所述寄存器102中存储分别与多个不同的目标温度对应的电阻值；所述温度设定电路10用于从所述寄存器102中获取与设定的目标温度对应的电阻值，并使所述可变电阻101的电阻值变成所述与设定的目标温度对应的电阻值；

温度电压测量电路30，所述温度电压测量电路30包括差分放大器301，所述差分放大器301差分放大所述可变电阻101和所述红外焦平面阵列内部的负温度系数热敏电阻501的正端电压，产生温度电压信号；

控制电路20，所述控制电路20包括模数转换器202、PID运算网络模块201和定时器203，所述模数转换器202将所述温度电压信号转换为数字信号，并发送到所述PID运算网络模块201，所述PID运算网络模块201对转换为数字信号的所述温度电压信号进行PID运算，获得PID控制量；所述定时器203根据所述PID控制量生成控制信号；

驱动电路40，所述驱动电路40根据所述控制信号控制所述红外焦平面阵列的热电制冷器的电流。

进一步地，所述温度设定电路10包括接口控制电路103，所述温度设定电路10通过所述接口控制电路103从上位机中接收所述设定的目标温度。

进一步地，所述差分放大器301包括第一输入端3011和第二输入端3012；所述差分放大器301的第一输入端3011连接到所述可变电阻101的第一端1011；所述可变电阻101的第一端1011通过第一电阻R1连接到参考电压VREF，所述可变电阻101的第二端1012接地；所述差分放大器301的第二输入端3012连接到所述负温度系数热敏电阻501的第一端5011；所述负温度系数热敏电阻501的第一端5011通过第二电阻R2连接到所述参考电压VREF，所述负温度系数热敏电阻501的第二端5012接地。

进一步地，所述寄存器102中包括查找表，所述查找表中存储分别与多个不同的目标温度对应的电阻值。

进一步地，所述PID运算网络模块201连接到所述寄存器102，并从所述寄存器102接收用于所述PID运算的比例系数、积分系数和微分系数。

进一步地，所述PID运算网络模块201按照基于小波神经网络的PID算法进行所述PID运算。

进一步地，所述控制信号为脉冲调制信号。